doc num

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
UNIVERSITE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE D'ORAN
"MOHAMED BOUDIAF"
Faculté de génie électrique
Département d’Electrotechnique
Mémoire
Présenté pour l’Obtention du Diplôme de
Magister (ÉCOLE DOCTORALE)
Par KOUADRIA Mohamed
Option : Commande Industrielle des Entraînements Electriques et Diagnostic
Thème
Modélisation des moteurs asynchrones par
l’approche de la fonction d’enroulement.
Application à la détection des défauts statoriques.
Soutenu publiquement le 02 Juin 2011 devant la commission d’examen composée de
Mr BENDJEBBAR Mokhtar Maître de Conférences – UST-ORAN Président du jury
Mr BOUDINAR Ahmed H. Maître de Conférences – UST-ORAN Rapporteur
Mr BENOUZZA Noureddine Maître de Conférences – UST-ORAN Examinateur
Mr DEROUICHE Ziane Maître de Conférences – UST-ORAN Examinateur
Année Universitaire 2010/2011

EMERCIEMENTSR
J’adresse mes sincères remerciements à tous ceux qui ont contribué, de prés ou de loin, à
la contribution de ce mémoire.
Je remercie tout particulièrement et j’exprime ma reconnaissance envers Monsieur
BOUDINAR Ahmed Hamida de m’avoir fait l’honneur d’accepter la lourde tâche d’être
rapporteur et je le remercie pour sa disponibilité et surtout pour l’analyse qu’il a mené sur
mon mémoire pour la lecture attentive qu’il en a fait et qui a contribué à son
enrichissement.
Je remercie également Monsieur BENDJEBBAR Mokhtar d’avoir assurer la présidence
du jury. Mes remerciements s’adressent aussi à Messieurs BENOUZZA Noureddine et
DEROUICHE Ziane d’avoir examiner ce modeste travail.
J’exprime ma profonde gratitude envers Messieurs BENDIABDELLAH A. et
MAZARI H. professeurs à l’UST-Oran, pour leur disponibilité et surtout leurs grandes
qualités humaines.
Merci enfin à Monsieur TOUIMI Djillali Professeur à l’Université IBN Khaldoun de
Tiaret.

Modélisation des moteurs asynchrones par l’approche de la fonction d’enroulement.
Application à la détection des défauts statoriques
Résumé
Dans ce travail, nous abordons la modélisation des moteurs asynchrones à cage
d’écureuil et celà dans le but de l’identification des défauts statoriques.
A cet effet, nous rappelons dans ce travail les différents défauts qui peuvent affectés
le bon fonctionnement du moteur asynchrone triphasé à cage ainsi que leurs causes et les
différentes techniques de diagnostic en présentant leurs points faibles et leurs points forts .
Nous nous intéressons aussi à un modèle directement significatif avec la modélisation des
inductances entre enroulements du moteur tenant compte des harmoniques d’espace, et en
s’appuyant sur l’approche de la fonction d’enroulement.
Comme défaillance, nous nous intéressons à la modification que subissent les
inductances du moteur en cas de court-circuit entre spires d’une phase statorique. Ce cas de
défauts a été implémenté sous MATLAB/SIMULINK , ce qui nous a permis de présenter les
résultats de simulation du moteur asynchrone dans les différentes conditions de
fonctionnement, commençant par le fonctionnement du moteur sain en allant vers le
fonctionnement en cas de court-circuit de spires.
Enfin et concernant, la méthode de traitement nous avons opté pour l’analyse spectrale
(plus précisément l’estimation de la densité spectrale de puissance, vue son grand impact dans
le monde industriel). Cette méthode sera appliquée au courant statorique d’une phase, au
module du vecteur de Park et enfin à la puissance instantanée et cela dans un but comparatif.
A noter, que la signature fréquentielle du défaut de court-circuit de spires est de 150Hz
(dans le cas de l’analyse du courant statorique d’une phase). Nous porterons donc une
attention accrue à cette harmonique.
Mots clés :
Moteur asynchrone, modélisation, diagnostic, harmoniques d’espace, fonction d’enroulement,
DSP, harmoniques d’encoches rotoriques, défauts statoriques.

Modelling of squirrel-cage induction motors by winding function approach.
Detection of faults stator application
Abstract
In this work, we move on the modelling of squirrel-cage induction motors and this
in aim of identification of the stator defects.
With that in mind, we recall, and in the first all, the various defects which can allocate
the valid functioning of the three phase squirrel-cage induction motor like their causes and
various techniques of diagnosis by presenting their weak points and their key points. Also, we
are interested in directly significant model with the modelling of the inductances between
windings of the motor by taking into account space harmonics and by leaning winding
function approach.
Morever, and to put in highlight the failure type, we have think judicious to move ,
the modification which under go the inductances of the motor in case of short circuit
between turns of stator phase. As it happens, this case of defects was implemented under
MATLAB/SIMULINK, what allowed us to present the results of simulation of the
induction motor in the various conditions of functioning beginning with the functioning the
healthy motor by going towards the functioning in case of short circuit.
Finally and about, treatment method we have opted for spectral analysis (precisely the
estimate of power spectral density, sight its great impact in the industrial world). This method
had been applied for stator current of phase, for module of vectors of Park and finally for
instantaneous power and this is in comparative aim.
To noted, the frequencial signature of turn short circuit is 150Hz (in case of analysis of
stator current of phase). So we shall turn our brought up attention for this harmonic.
Index terms:
Induction motor, modelling, diagnosis, space harmonics, winding function, DSP, rotor slot
harmonics (RSH), faults stator.

SOMMAIRE
Résumé
Sommaire
Notations
Introduction générale……………………………………………………………………………...
Chapitre I : Les techniques et méthodes de détection des défauts des moteurs asynchrone
I.1.Introduction …………………………………………………………………………………...
I.2 .Constitution du moteur asynchrone…………………………………………….….…………
1.2.1. Le stator………………………………………………………………………………..
1.2.2. Le rotor………………………………………………………………………………...
1.2.3. Les Paliers……………………………………………………………………………...
I.3. Les défauts du moteur asynchrone ………………………………………………………….
I.3.1. Les défauts mécaniques………………………………………………………………..
I.3.2. Les défauts rotoriques…………………………………………………………………
I.3.3. Les défauts statoriques…………………………………………………………………
I.3.3.1. Le court-circuit entre spires……………………………………………………
I.3.3.2. Le court-circuit entre spires d’une phase et la masse………………………….
I.3.3.3. Le court-circuit entre phases différentes……………………………………...
I.4. Les techniques de diagnostic des moteurs asynchrones……………………………………..
I .5. Les différentes méthodes de diagnostic des moteurs asynchrones…………………………
I.5.1 Méthodes externes (sans connaissance à priori)………………………………………..
I.5.2.Méthodes internes (avec connaissance à priori)………………………………………...
I.5.3.Analyse spectrale………………………………………………………………………..
I.5.3.1. Analyse spectrale du courant statorique d’une phase………………………….
I.5.3.2. Analyse spectrale du module des vecteurs des courants de Park……………...
I.5.3.3.Analyse spectrale de la puissance instantanée statorique………………………
I.6. Conclusion……………………………………………………………………………………
Chapitre II : Modélisation de la machine asynchrone à cage
II.1.Introduction …………………………………………………………………………………..
II.2. Différents systèmes référentiels ………………………………………………………….....
II.3. Méthodes de modélisation…………………………………………………………………...
II.4. Hypothèses simplificatrices………………………………………………………………….
II.5. Modélisation d’un moteur à cage d'écureuil avec répartition sinusoïdale de la FFM de
l’entrefer…………………………………………………………………………………………...
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